ИННОВАЦИИ: Море под лазерным лучом
Море в районе порта. На прибрежных волнах покачиваются пластмассовые бутылки, арбузные корки и прочий мусор. Расплываются радужные пятна пролитой нефти. А сколько невидимых глазу загрязняющих веществ растворено в воде! Чтобы судить о состоянии моря, приходится проводить целые экспедиции на научных судах, а потом обрабатывать пробы в хорошо оборудованной лаборатории. Сегодня вести такую работу способны немногие. Решить проблему с помощью уникальных возможностей лазерной техники взялись ученые с физического факультета МГУ им. Ломоносова. Они создали и испытали в Голубой бухте Черного моря недалеко от Геленджика лазерный прибор - лидар, который позволяет непрерывно наблюдать за водной поверхностью с берега. Как считают ученые, им под силу на километровом расстоянии извлечь информацию о свойствах воды на глубине 1 м.
Лидары уже четверть века используют для контроля за содержанием некоторых газовых примесей в воздухе. Принцип работы этих приборов таков. Через среду, которую нужно исследовать, проходит лазерный луч нужной длины. Он рассеивается и частично отражается. Отраженный эхо-сигнал как раз и содержит информацию о состоянии данной среды. Теоретически такой метод применим и к водным объектам. Однако на практике сканировать морскую поверхность непросто: слишком трудно учесть влияние таких факторов, как отражение света и волнение ветра. Да и для того, чтобы составить алгоритм пересчета лазерного эхо-сигнала в соленость, температуру, концентрацию загрязняющих и органических веществ, необходимы специальные исследования.
Но это не самое сложное. Дело в том, что уже на расстоянии 100 м угол между лазерным лучом и поверхностью моря настолько мал, что поймать ответный сигнал очень сложно. Но если на море есть волны (а они есть почти всегда), то луч отражается не так уж и плохо. По средним параметрам волн ученые рассчитали величину угла, под которым неспокойное море будет отражать лазерный луч. Точный расчет позволил в несколько раз увеличить расстояние зондирования. Оказалось, что, поставив лидар на третьем этаже здания, расположенного на берегу моря, удается держать под контролем акваторию до одного километра. В эксперименте дальность зондирования достигала лишь 100 м, но это был лабораторный экземпляр. Ученые проверяли, сколь верны их предположения, смогут ли морские волны раскрыть свои секреты лазеру. Результаты свидетельствуют, что испытания прошли успешно. В дальнейшей работе физики намереваются достичь расчетной дальности, увеличив мощность прибора и несколько усовершенствовав его конструкцию. Тогда специалисты по экологическому мониторингу смогут, не выходя из береговой станции, сообщать отдыхающим, стоит ли идти купаться. Ну и налагать оттуда же штрафы за пролитую нефть или отходы, принося доход местной казне.